第十八章電功率

第4節(jié)焦耳定律

I1■!

基礎鞏固

【知識點1電流的熱效應】

1.“葫蘆烙畫”是從民間進入課堂的手工技藝.如圖是小明同學用電烙鐵在葫蘆上烙畫的情景.

電烙鐵溫度升高，利用了電流的—效應.

【答案】熱

【知識點2探究電流的熱效應與哪些因素有關】

2.如圖所示是探究電流通過導體產生熱量的多少跟什么因素有關的實驗裝置.將四段電阻絲

a、b、c、d分別密封在完全相同的盒內，盒內封閉一定量的空氣，其中圖乙中另取5""。的

電阻在盒外與盒內電阻并聯(lián).

Milt1

甲乙

(1)盒內封閉一定量的空氣的優(yōu)點是,在實驗中電流

通過電阻產生的熱量的多少是通過觀察來比較的.

【答案】空氣受熱容易膨脹，便于實驗觀察；兩個U形管中液面的高度差

(2)圖甲可探究電流產生的熱量與的關系，圖乙可探究電流產生的熱量與

__________的關系.

【答案】電阻大??；電流大小

【解析】由題圖甲可知，兩個盒中的電阻絲串聯(lián)，通過兩電阻絲的電流和通電時間相同，探

究的是電流產生的熱量與導體電阻大小的關系；題圖乙中，當給電阻d再并聯(lián)一個電阻時，

通過c、d兩電阻的電流不同，從而探究電流產生的熱量與電流大小的關系.

(3)圖乙中右側盒外連接的5""Q電阻的作用是.

【答案】使通過電阻c、d的電流不相等

【解析】題圖乙中，右側盒外連接的5Q電阻的作用是改變通過右側盒內電阻的電流.

(4)物理研究方法有很多，本實驗運用了兩種方法：一是法，二是轉換法.

【答案】控制變量

【知識點3焦耳定律】

3.某電爐絲的電阻為100。，通電10s后產生的熱量為4X103"則通過電爐絲的電流是

()

A.2AB.4AC.20AD.40A

【答案】A

【解析】因為Q=〃R3所以電流/=區(qū)=I4X103J=2A.

7Rt\100Hxios

4.將兩根電阻絲％、治分別插入甲、乙兩瓶等量煤油中，串聯(lián)接入電路，R1：R2=2：5.通

電一段時間后，R〉R2產生的熱量之比為()

A.2：5B,5：2C.4：25D.25：4

【答案】6V的蓄電池；0?0.6A；。?15V；“15。1.5A”

【解析】七、串聯(lián)在電路中，通過它們的電流相等，根據焦耳定律，產生的熱量Q=I2Rt,

在電流和通電時間相同時，產生的熱量Q與電阻值成正比，即猊=,=|.

5周、7?2分別連接成如圖所示的甲、乙兩種電路，Ri=2R2,電源電壓均為U.圖甲電路中RI、

R2在相同時間內產生的熱量為Qj、Q.2,則Qj：Q/=；圖乙電路中a、/?2在相同

時間內產生的熱量分別為Q則Q1：Q

甲乙

【答案】2：1；1：2

【解析】本題的考點是焦耳定律公式以及推導式在串、并聯(lián)電路中的應用.由題圖甲可知，閉

合開關后，兩只電阻及、R2串聯(lián)，因為串聯(lián)電路中電流處處相等，所以根據Q=PRt可得,

在相同時間內產生的熱量之比g=魯=不=善=：；由題圖乙可知，兩只電阻％、R2并

Q21K21KK1

甲22

聯(lián)，因為并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路兩端的電壓相等，所以根據Q=4t可得，在相同時間內產

R

生的熱量之比Q一=—修I=旦=殳=工

Q2匕tR12R22

'R2

【知識點4電熱的利用和防止】

6.將規(guī)格都是“220V180W”的一臺榨汁機、一臺電風扇和一條電熱毯，分別接入同一家庭

電路中，若通電時間相同，則下列說法正確的是（）

A.榨汁機產生的熱量最多B.電風扇產生的熱量最多

C.電熱毯產生的熱量最多D.三者產生的熱量一樣多

【答案】C

【解析】榨汁機和電風扇主要將電能轉化為機械能，電熱毯將電能全部轉化為內能，所以電

熱毯產生的熱量最多.

7.電流的熱效應在日常生活中被廣泛應用，但有時它也會給我們帶來危害，下列情況中不屬

于防止電熱危害的是（）

A.電視機的后蓋有許多孔

B.家電長時間停用，隔段時間應通電一次

C.電動機外殼有許多散熱片

D.電腦的CPU上有小風扇

【答案】B

【解析】A項電視機后蓋上的孔是為了散熱；B項家電隔一段時間應通電一次是利用電流產

生的熱量來驅散潮氣，從而保護用電器；C項電動機的外殼有許多散熱片是為了加快散熱;

D項電腦的CPU上有小風扇是為了加快空氣流動，加快散熱.

能力提升

1.用如圖所示的實驗裝置探究“電流通過導體時產生的熱量與什么因素有關”.以下說法中

不正確的是（）

A.觀察溫度計的示數(shù)比較電流產生的熱量

B.該實驗裝置可以探究通電時間一定時，導體產生的熱量與電阻的關系

C.該實驗裝置還可以探究通電時間一定時，導體產生的熱量與電流的關系

D.甲、乙兩瓶中可以裝質量相同的不同液體

【答案】D

【解析】電流做功產生熱量，使液體的溫度升高，因此觀察溫度計的示數(shù)可以比較電流產生

的熱量，故A正確，不符合題意；該實驗裝置中兩金屬絲材料不同，即電阻不同，串聯(lián)接入

電路時通過二者的電流相同，因此可以探究通電時間一定時，導體產生的熱量與電阻的關系，

故B正確，不符合題意；通過移動滑動變阻器滑片，改變接入電路中的電阻，從而改變電路

中的電流，通過觀察溫度計示數(shù)的變化可以比較電流產生的熱量，因此該實驗裝置還可以探

究通電時間一定時，導體產生的熱量與電流的關系，故C正確，不符合題意；不同液體的比

熱容一般不同，無法通過溫度計示數(shù)的變化比較產生熱量的多少，故D不正確，符合題意.

故選D.

2.如圖所示，從甲地通過兩條輸電線向乙地用戶供電，若甲地電壓恒為U,輸出電線的總電

阻為r,當乙地用戶用電時，下列說法正確的是（）

甲地乙地

A.用戶使用的用電器兩端的電壓為U

B.輸電線上消耗的電功率為日

r

C.當用戶使用的用電器增多時，用戶兩端的電壓升高

D.當用戶使用的用電器增多時，輸電線上因發(fā)熱而損失的功率增大

【答案】D

【解析】甲地電壓為U,輸電線與用戶串聯(lián)，由于輸電線分擔一部分電壓，用戶兩端的電壓

TJ2

小于甲地電壓，故A錯誤；輸電線消耗的電功率為P=」，而U.HU,故B錯誤；當用電

輸r

器使用數(shù)量增多時，用戶部分的總電阻會變小，電路的總電流會變大，輸電線分得的電壓就

會變大，而用戶部分分得的電壓就會變小，故C錯誤；當用電器使用數(shù)量增多時，干路中電

流增大，因為P=Pr,所以輸電線因發(fā)熱而損失的功率增大，故D正確.

3.小明同學在進行電學知識復習時，針對電阻甲和乙的I-U圖像，作出了如下判斷，正確的

是（）

A.甲、乙串聯(lián)在電路中，相同時間內甲、乙產生的熱量之比為2：1

B.甲、乙并聯(lián)在電路中，相同時間內甲、乙消耗的電能之比為1：2

C.將甲和乙并聯(lián)，當甲兩端電壓為2V時，則它們的干路電流為0.6A

D.將甲和乙串聯(lián)，當它們兩端電壓為3V時，通過甲的電流為0.6A

【答案】C

【解析】甲、乙串聯(lián)在電路中時，電流是相同的，由題圖可知，當電流都為0.2A時，甲兩端

的電壓為IV,乙兩端的電壓為2V,即甲兩端的電壓是乙兩端電壓的取其他電流值仍然存

在這樣的關系），根據Q=l2Rt=UIt可知，相同時間內甲、乙產生的熱量之比為1：2,故A

錯誤；甲、乙并聯(lián)在電路中，甲、乙兩端的電壓是相同的，由題圖可知，當電壓為2V時，通

過甲的電流是0.4A,通過乙的電流是0.2A,即通過甲的電流是通過乙的電流的2倍，根據

W=UIt可知，相同時間內甲、乙消耗的電能之比為2：1,故B錯誤；將甲和乙并聯(lián)，并聯(lián)

電路各支路兩端的4.某實驗小組的同學用圖甲所示器材測量小燈泡電功率，待測小燈泡L的

額定電壓為3.8V,額定功率小于1W,電源電壓恒為6V,滑動變阻器R的規(guī)格為“20。1A”，

圖甲所示是該實驗小組沒有連接完整的電路.電壓相等，當甲兩端電壓為2V時，由題圖可知，

通過甲的電流為0.4A,通過乙的電流為0.2A,根據并聯(lián)電路的電流關系可知，干路電流為

0.4A+0.2A=0.6A,故C正確；將甲和乙串聯(lián)，電流相同，由題圖可知，當電路中的電流

為0.2A時，甲兩端的電壓為IV,乙兩端的電壓為2V,滿足它們兩端電壓（總電壓）為3V,

由串聯(lián)電路的電流特點可知，通過甲的電流為0.2A,故D錯誤.

4.如圖是2022年“3?15”晚會上曝光的劣質導線.不良商家為了降低成本，將多芯銅導線的根

數(shù)從國家標準的32根減為26根，導致導線橫截面積減小.對于長度相等的標準導線和劣質

導線，劣質導線的電阻（填“較大”或“較小”），若在通有相同電流的情況下，相同時間

內劣質導線產生的熱量（填“較多”或“較少”）.

【答案】較大；較多

【解析】劣質導線橫截面積較小，長度相等時，劣質導線的電阻較大；由Q=PRt可知，在

通有相同電流的情況下，相同時間內劣質導線產生的熱量較多.

5.某電飯鍋內有品=44。和R=2156。兩根電熱絲，將它們接入電路，如圖所示，當S接—

時是保溫狀態(tài)，當S接2時，電路中的電流大小是—A,通電100s電路產生的熱量是

J.

-----j----1?22T0Voj-----T-—-|1

R。

_1_0I

【答案】1:5；1.1xIO5S2

【解析】電源電壓保持不變，當I開關接1時，兩電阻串聯(lián)，電路電阻很大，電流很小，電功

率較小，為保溫狀態(tài)；當開關接2時，電阻R被短路，R。的阻值較小，則電路中電流較大,

實際功率較大，為加熱狀態(tài)，此時，電路中電流的大小1=9=含=5人，電路中產生的

25

熱量Q=i2R0t=(5A)x44x100s=1.1x10J.

6.利用